殼聚糖法羊絨衫抗起球整理研究

許 磊，趙士毅，李美真，王欣睿，呂思陽，祝 彬，劉朝幫

(內蒙古工業大學，內蒙古 呼和浩特 010051)

羊絨衫結構蓬松，柔軟舒適，適合貼身穿著。但是由于羊絨纖維具有鱗片，存在天然卷曲，穿著時有起球現象，嚴重影響外觀和服用性能，因此對羊絨衫進行抗起球整理十分必要。由于羊絨纖維十分細柔，所以應側重使用天然整理劑，如絲素、殼聚糖等。殼聚糖具有規整的分子鏈，分子結構中有氨基和羥基，分子間和分子內的氫鍵較強。理論上殼聚糖中的氨基和羥基能夠在一定條件下脫水后產生成膜反應，也能與蛋白質纖維中的氨基和羥基發生成膜反應，可在纖維鱗片表面形成一層薄膜[1]，從而阻止相鄰纖維鱗片的相互咬合，使纖維定向摩擦效應減弱，有利于提高羊絨衫抗起球性能和改善手感。為了提高反應活性，本文采用蛋白酶對纖維進行預處理[2-3]，然后用殼聚糖對其進行抗起球整理，以提高羊絨衫的抗起球性，從而改善其服用性能。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

蛋白酶CTA-B(北京中紡化工有限公司)；氨基硅油柔軟劑BY-636(東莞本一助劑有限公司)；殼聚糖(常州美勝生物材料有限公司)；平滑劑Goon1268(東莞嘉宏科技公司)；洗凈青絨羊絨衫(未染色)，紗線線密度70.16 tex，線圈長度7.6 mm，織物厚度1.89 mm，面密度198.0 g/m2，橫密53根/(5 cm)，縱密38根/(5 cm)(內蒙古北平紡織有限責任公司)。

1.2 實驗儀器

AS-12型常溫振蕩小樣染色機(佛山市亞諾精密機械公司)，CM3 600 A型測色配色儀(北京實驗儀器分析有限公司)，GZX-9146型烘干機(上海博訊實業有限公司)，YG511D型織物起球/鉤絲儀(寧波紡織儀器廠)，S-3400型掃描電子顯微鏡(日本日立公司)。

1.3 性能測試

參照GB/T 4802.3—2008《紡織品 織物起毛起球性能的測試 第3部分：起球箱法》，應用YG511D型織物起球/鉤絲儀測試抗起球性能，箱體轉速60 r/min。分別進行摩擦起球2 h(翻轉7 200 r)和摩擦起球5 h(翻轉18 000 r)[4-5]2種測定。

1.4 工藝流程

1.4.1 殼聚糖法

織物準備→殼聚糖處理(X%(owf)，30 min，60 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測試。

1.4.2 殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法

織物準備→殼聚糖處理(3%(owf)，30 min，60 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→平滑劑(柔軟劑)整理→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測試。

1.4.3 蛋白酶-殼聚糖法

織物準備→蛋白酶預處理(X%(owf)， 30 min，50 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理→常溫水洗→烘干(85 ℃)→性能測試。

1.4.4 蛋白酶-殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法

織物準備→蛋白酶預處理(1%(owf)，30 min，50 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理(同殼聚糖法工藝)→常溫水洗→平滑劑或柔軟劑整理(X% (owf)，30 min，35 ℃，pH值7，浴比1∶20)→烘干(85 ℃)→性能測試[6-7]。

2 實驗結果與分析

2.1 殼聚糖法分析

根據參考文獻[8-9]，設定殼聚糖用量1%～4%(owf)，考慮到羊絨手感，烘干溫度設定為85 ℃(企業常規烘干溫度),測得殼聚糖用量對羊絨衫起球性的影響,見圖1。

圖1 殼聚糖用量對羊絨衫起球性的影響

由圖1可知，當殼聚糖用量為3%(owf)時，無論是摩擦起球處理2 h還是5 h，毛球數量下降率均達到了最大值，反映出殼聚糖對羊絨纖維有一定的吸附性，可在纖維鱗片上形成一層薄膜，使纖維定向摩擦效應減弱，起到一定的抗起球效果。

2.2 殼聚糖-平滑劑(柔軟劑)法分析

選擇平滑劑3%(owf)或柔軟劑4%(owf)，處理時間30 min，溫度35 ℃，pH值7，浴比 1∶20,平滑劑和柔軟劑用量對羊絨衫起球性的影響分別見圖2、3。

圖2 殼聚糖-平滑劑用量對羊絨衫起球性的影響

圖3 殼聚糖-柔軟劑用量對絨衫起球性的影響

由圖2可知，當殼聚糖用量為2%(owf)時羊絨衫抗起球效果較好，較之前未加平滑劑時降低了1%，說明平滑劑的柔滑作用有助于提高羊絨衫的抗起球性能。由圖3可知，當殼聚糖用量為3%(owf)時羊絨衫抗起球效果較好，可以看出，采用柔軟劑并未降低殼聚糖的用量，這是因為氨基硅油在柔軟羊絨衫同時，也使羊絨衫蓬松豐滿，所以柔軟劑的綜合作用只是改善了手感，并未起到提高羊絨衫的抗起球性能。

2.3 蛋白酶-殼聚糖法分析

2.3.1 蛋白酶用量的影響

根據參考文獻[5,8]，設定蛋白酶用量為0.6%、0.8%、1.0%、1.2%(owf)，pH值為7，處理溫度50 ℃，處理時間30 min，測得蛋白酶用量對羊絨衫起球性的影響，見圖4。

圖4 蛋白酶用量對羊絨衫起球性的影響

由圖4可知，采用蛋白酶預處理，當蛋白酶用量為1%(owf)時，無論是摩擦起球2 h還是5 h，毛球數量與毛球下降率均達到了最大值，分別為94%和67%。原因是蛋白酶導致羊絨纖維鱗片層的肽鍵斷裂和產生更多活性基團[8-9]，在此基礎上加入殼聚糖更利于吸附和成膜反應；殼聚糖還可以填充在纖維鱗片損傷處，使其定向摩擦效應降低；但是蛋白酶用量過多，則纖維鱗片損傷嚴重而無法很好修復。

根據以上實驗得出最優工藝為：織物準備→蛋白酶預處理(蛋白酶用量1%(owf)， 30 min，50 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→殼聚糖整理(殼聚糖用量3%(owf)，30 min，60 ℃，pH值7，浴比1∶20)→常溫水洗→烘干(85 ℃) 。

2.3.2 纖維表面形態分析

為進一步解釋殼聚糖整理后毛球下降現象，對最優工藝整理的羊絨衫采用掃描電鏡觀察，纖維表面形態SEM照片如圖5所示。

圖5 纖維表面形態SEM照片(×2 000)

由圖5可以看出，織物經蛋白酶-殼聚糖處理后，羊絨纖維鱗片局部有損傷，殼聚糖在纖維表面有成膜現象，在鱗片連接處有填充，但是有少量顆粒聚集，可能與烘干溫度較低(85 ℃)有關。

2.4 蛋白酶-殼聚糖-平滑劑(或柔軟劑)法分析

采用蛋白酶-殼聚糖法抗起球整理后，羊絨衫的手感稍有下降，因此要追加平滑劑整理或柔軟劑整理，這也是改善羊絨衫手感的常規方法。根據參考文獻[5-9]，設平滑劑用量為0.5%、0.8%、1.1%與1.4%(owf)，pH值為7，處理溫度35 ℃，處理時間30 min，測得平滑劑用量對羊絨衫起球性的影響，見圖6。參考文獻[5-9]，設柔軟劑用量為0.5%、0.8%、1.1%與1.4%(owf)，pH值為7，處理溫度35 ℃，處理時間30 min，測得柔軟劑用量對羊絨衫起球性的影響,見圖7。

圖6 平滑劑用量對羊絨衫起球性的影響

圖7 柔軟劑用量對羊絨衫起球性的影響

由圖6可知，隨著平滑劑用量的增加，摩擦起球2 h和5 h時羊絨衫毛球數量與毛球下降率總體趨勢呈現規律性，摩擦起球5 h時毛球數量呈先減少后增加的趨勢，毛球下降率呈先增加后減小的趨勢。當平滑劑用量為1.1%(owf)時，摩擦起球無論是2 h還是5 h，毛球數量與毛球下降率均達到了最佳值。

由圖7可知，隨著柔軟劑用量的增加，摩擦起球2 h和5 h時毛球數量與毛球下降率總體趨勢呈現規律性，摩擦起球5 h時毛球數量呈先減少后增加的趨勢，毛球下降率呈先增加后減小的趨勢。當柔軟劑用量為0.8%(owf)時，無論是摩擦起球2 h還是5 h，毛球數量與毛球下降率均達到了最佳值。

因此，當平滑劑用量為1.1%(owf)，或當柔軟劑用量為0.8%(owf)時，摩擦起球無論是2 h還是5 h，毛球數量與毛球下降率均達到了最佳值，并且高于未加之前，其具體對比情況見表1。

表1 殼聚糖法整理后羊絨衫抗起球效果 %

由表1可見，蛋白酶-殼聚糖整理后又進行平滑或柔軟處理的效果較好；原因是平滑劑或柔軟劑都對纖維表面起到了進一步的修復作用，但用量太多都會使織物變得太過蓬松和柔滑，纖維間抱合力降低，使纖維容易滑脫出來。

考慮到氨基硅油柔軟劑能與纖維表面的極性基團—OH發生結合反應，成膜堅固[9-10]，因此建議采用氨基硅油柔軟劑。

2.5 其他性能測試與分析

2.5.1 縮率與白度測試

抗起球整理改變了羊絨纖維鱗片的表面形態，也必然引起織物縮率變化；多次整理對織物白度也會產生影響，整理后羊絨衫的縮率及白度測試結果見表2。

由表2可見，各工藝整理后羊絨衫的縮率都有所下降；柔軟劑整理后織物較蓬松，因此縮率下降的效果不及平滑劑效果；各工藝整理后白度值都有所下降，柔軟劑對白度的影響較平滑劑稍小些。

表2 整理后羊絨衫縮率與白度 %

2.5.2 手感評級

各整理工藝對羊絨衫手感影響見圖8。

圖8 整理后羊絨衫手感評級

由圖8可知，經抗起球整理，5#試樣(蛋白酶+殼聚糖+柔軟劑)的手感評級較好，但是較原樣的手感稍有下降。

3 結 論

①蛋白酶-殼聚糖-柔軟劑聯合整理后，羊絨衫的抗起球效果較好。整理工藝為第1步：蛋白酶CTA-B用量1%(owf)，處理時間30 min，處理溫度50 ℃，pH值7；第2步：殼聚糖用量3%(owf)，處理時間30 min，處理溫度60 ℃，pH值7；第3步：柔軟劑用量0.8%(owf)，處理溫度30 min，處理時間35 ℃，pH值7。摩擦起球2 h抗起球效果較理想，達到4～5級；摩擦起球5 h的毛球下降率為78%，抗起球性達到3.0～3.5級。

②蛋白酶-殼聚糖處理后，殼聚糖在羊絨纖維表面有少量顆粒聚集，殼聚糖在羊絨纖維表面的成膜性不太理想，可能與烘干溫度較低有關系。

③羊絨衫經殼聚糖抗起球整理后試樣縮率下降，手感較好，白度沒有明顯變化。